Laserschweißen: Präzision, Geschwindigkeit und minimale Verzugsfreie Metallverbindung

Dank relativ hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit, geringem Wärmeeintrag, kleiner wärmebeeinflusster Zone und minimaler Verformung ist das Laserschweißen eine ideale Lösung für viele Metallverbindungsanwendungen. Die Arten des hochpräzisen Schweißens werden nach Pulsintensität, Strahldauer und der Frage klassifiziert, ob der Strahl während des Betriebs bewegt wird.

Laser-Punktschweißen

Ein berührungsloser Prozess erzeugt eine einzelne Punktschweißung, die zwei Metalle verbindet. Ein fokussierter Laserstrahl wird vom Substrat absorbiert, das Metall schmilzt. Dieses flüssige Metall fließt, erstarrt und bildet eine Punktschweißung. Kleine Punktschweißungen sind äußerst hilfreich, wenn Hersteller Wärmeschäden an Materialien oder elektronischen Bauteilen in der Nähe der Schweißzone vermeiden müssen.

Ein Hauptvorteil des Laser-Punktschweißens ist die Geschwindigkeit. Der gesamte Prozess dauert nur Millisekunden. Zudem kann das Laser-Punktschweißen wiederholt werden, um bei unterschiedlichen Metallstärken ordnungsgemäße Verbindungen zu gewährleisten. Mehrere Punkte können gleichzeitig geschweißt werden – sowohl für höhere Geschwindigkeit als auch zur korrekten Ausrichtung der Komponenten. Laser-Punktschweißen wird häufig für Luftfahrtkomponenten, Medizinprodukte und Elektronik eingesetzt.

Wärmeleitungsschweißen

Der Prozess des Wärmeleitungsschweißens ähnelt dem Punktschweißen, jedoch wird der Laserstrahl nach Bildung des Schmelzbades bewegt. Modulierte oder gepulste Laser erzeugen Nahtschweißungen, die strukturell hermetisch dicht sein können. Der Laser kann eine glatte, abgerundete Naht erzeugen, die kein zusätzliches Schleifen oder Nachbearbeiten erfordert.

Wärmeleitungsschweißungen werden häufig für Eindringtiefen unter 2 mm verwendet. Die Leitfähigkeit der verbundenen Materialien begrenzt die maximale Schweißtiefe. Die Breite einer Wärmeleitungsschweißung ist stets größer als ihre Tiefe. Typische Anwendungen sind Karosserieteile, Batteriepacks und Druckdichtungen.

Tiefschweißen (Keyhole-Schweißen)

Extrem hohe Leistungsdichten werden genutzt, um eine Laserschweißung mit tiefer Penetration zu erzeugen. Der hochenergetische, fokussierte Laserstrahl schmilzt und verdampft das Substrat. Der Dampfdruck verdrängt das geschmolzene Metall und erzeugt einen tiefen, schmalen „Keyhole“. Der Laserstrahl wird bewegt, flüssiges Metall fließt um den Keyhole herum und erstarrt in einer tiefen, schmalen Naht entlang des Strahlpfads.

Tiefschweißen eignet sich für eine breite Palette dickerer Metalle. Selbst einige hochreflektierende Metalle können in Dicken bis zu 15 mm geschweißt werden, dank der nahinfraroten Wellenlänge des Lasers. Die Helligkeit von Hochleistungs-Faserlasern ermöglicht den Einsatz von Optiken mit längerer Brennweite. Geringere Empfindlichkeit erleichtert die Erstellung hochwertiger Schweißnähte. Anwendungen umfassen Getriebekomponenten und dicke Stahlbleche für Schiffbau und Pipelines.

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